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Bereich der
Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft im Allgemeinen ein geflochtenes Nahtmaterial
und ein Verfahren zur Herstellung eines geflochtenen Nahtmaterials.
Noch spezieller offenbart die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zur Herstellung eines geflochtenen Nahtmaterials mit verbesserter
Knotenfestigkeit.
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Hintergrund
der Erfindung
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Geflochtene,
Multifilament-Nahtmaterialien werden üblicherweise in der Chirurgie
wegen ihren ausgezeichneten Flexibilitäts- und Handhabungseigenschaften
verwendet. Geflochtene Nahtmaterialien werden allgemein verwendet,
weil ein entsprechendes Monofilament-Nahtmaterial aus dem gleichen Material
zu steif sein würde,
um als Nahtmaterial verwendet zu werden. Flechten schafft jedoch
inhärente
Einschränkungen
in den Eigenschaften des fnalen Nahtmaterials. Zum Beispiel haben
geflochtene Nahtmaterialien im Allgemeinen rauhere Oberflächen und
können
niedrigere geradlinige Gesamtstärke
und Knotenzugfestigkeit haben, verglichen mit einem Monofilament-Nahtmaterial
derselben Größe. Um die
Oberflächeneigenschaften
von geflochtenen Nahtstrukturen zu verbessern, wird die Oberfläche dieser
Strukturen im Allgemeinen mit einem Gleitmittel beschichtet, um
unerwünschte
Nebeneffekte der Nahtmaterialrauhigkeit (d.h. übermäßige Gewebsabschürfung, während das
Nahtmaterial durch das Gewebe geführt wird) und Schwierigkeiten
beim Herabgleiten von Knoten, während
der Chirurg das Nahtmaterial an der Stelle sichert, zu verhindern.
Nahtmaterialbeschichtungen können
durch eine Vielfalt von Verfahren aufgetragen werden. Es ist jedoch üblich, daß sie durch
Tropfenbeschichtung oder Eintauchbeschichtung des Nahtmaterials
mit einem filmbildenden Polymer, das in einem flüchtigen Lösungsmittel suspendiert oder
dispergiert ist, aufgetragen werden. Das beschichtete Nahtmaterial wird
dann durch Passieren des Nahtmaterials durch einen Trockenofen getrocknet.
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Zum
Beispiel offenbart US-5304205 einen chirurgischen Faden, der eine
Oberfläche
hat, die mit mindestens einer N-langkettigen monoacylierten basischen
Aminosäure
beschichtet ist, die eine aliphatische Acylgruppe von 6 bis 22 Kohlenstoffatome
hat, oder mit einer Zusammensetzung, die mindestens eine der genannten
N-langkettigen monoacylierten basischen Aminosäuren enthält, und die verbesserte oberflächengleitende Eigenschaften
hat, wie z.B. die Fähigkeit,
durch Gewebe hindurchgeführt
zu werden und abbindende Eigenschaften aufzuweisen. Das Pulver oder
die feinen Partikel der N-langkettigen monoacylierten basischen
Aminosäure
oder einer Zusammensetzung, die die Aminosäure enthält, kann in einem geeigneten
organischen Lösungsmittel
gelöst
werden, und die resultierende Lösung
kann auf den Faden beschichtet werden und getrocknet werden.
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EP-A-044153
offenbart ein Co-Polymer einer überwiegenden
Menge von ε-Caprolacton,
wobei der Augleich Glycolid und Glycolsäure ist, das zur Beschichtung
eines absorbierbaren, Multifilament-operativen Nahtmaterials, welches
durch Auflösen
des Co-Polymers in einem organischen Lösungsmittels hergestellt wird,
verwendet wird.
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US-5609609
offenbart ein chirurgisches Nahtmaterial, umfassend ein Nahtmaterialkörper und
einen Beschichtungsfilm umfassend: mindestens ein höheres Fettsäuresalz;
mindestens ein filmbildendes Polymer, ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus Polycaprolacton, Caprolacton-Milchsäure Co-Polymer, Caprolacton-Glycolsäure-Co-Polymer,
Polymilchsäure
und Milchsäure-Glycolsäure-Co-Polymer;
und mindestens einen Saccharosefettsäureester.
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Obgleich
das Beschichten des geflochtenen Nahtmaterials viele Probleme löst, die
mit der Oberflächenrauheit
verbunden sind, behandelt es nicht das Problem, wie die Reißfestigkeiten
von geflochtenen Nahtmaterialien, besonders die Knotenreißfestigkeit
verbessert wird.
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Um
die Begrenzungen, die durch das geflochtene Nahtmaterial auferlegt
wurden, zu überwinden,
haben Hunter und Rosen in dem US-Patent 3,791,388 vorgeschlagen,
ein Multifilament-Garn zu konstruieren, das mit einem adhäsiven Bindematerial
imprägniert
ist und mit einer bandartigen helikalen Windung bedeckt ist. Das
Hunter-Rosen Nahtmaterial hatte eine höhere Knotenreißfestigkeit
verglichen mit konventionellen, beschichtete, geflochtenen Nahtmaterialien.
Unglücklicherweise
wurde wenig weitere Forschung betrieben, um geflochtene Nahtmaterialien
mit verbesserten Knotenfestigkeiten zu entwickeln.
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Es
ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur
Herstellung eines geflochtenen Multifilament-Nahtmaterials mit einer
verbesserten Knotenfestigkeit zur Verfügung zu stellen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines geflochtenen Nahtmaterials
zur Verfügung
gestellt, das eine verbesserte Knotenfestigkeit hat, umfassend das
Erhitzen eines geflochtenen Nahtmaterials, beschichtet mit einem
biokompatiblen absorbierbaren Polymer auf eine Temperatur, die ausreichend
ist, um das biokompatible, absorbierbare Polymer zu schmelzen, in
einer Zeit, die ausreicht, um dem Polymer zu erlauben, sich in die
Zwischenräume
des geflochtenen Nahtmaterials zu verteilen, wodurch ein beschichtetes
geflochtenes Nahtmaterial mit einer verbesserten Knotenreißfestigkeit
zur Verfügung
gestellt wird.
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Diese
und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
dem Fachmann aus den folgenden Zeichnungen, den detaillierten Beschreibung,
den Beispielen und Ansprüchen
offensichtlich werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnung
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Die
Abbildung verdeutlicht den Knoten, der verwendet wird, um die Knotenfestigkeit
des verbesserten Nahtmaterials auszutesten.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Wir
haben entdeckt, daß durch
Optimieren der Verteilung von biokompatiblen Polymeren niederen
Molekulargewichts in einem geflochtenen Nahtmaterial die Knotenfestigkeit
des Nahtmaterials verbessert werden kann. Biokompatible Polymere
niederen Molekulargewichts sind über
viele Jahre verwendet worden, um äußere Oberflächen von geflochtenen Nahtmaterialien
zu beschichten und einzuschmieren. Obgleich das Einschmieren der äußeren Oberfläche eines
Nahtmaterials die Leistungsfähigkeit
eines geflochtenen Nahtmaterials signifikant beeinflussen kann,
indem es das Passieren durch das Gewebe und das Knüpfen von
Knoten leichter macht, hat keiner früher anerkannt, daß das Kontrollieren
der Verteilung der beschichtenden Polymere durch den Querschnitt
des geflochtenen Nahtmaterials hindurch die Leistungsfähigkeit
des Nahtmaterials beeinflussen würde.
Wir haben jedoch entdeckt, daß signifikante
Verbesserungen in der Knotenreißfestigkeit
von geflochtenen Nahtmaterialien durch Umverteilung der Beschichtung
in das Innere des geflochtenen Nahtmaterials erreicht werden konnten.
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Geeignete
Polymere niederen Molekulargewichts zur Verwendung in der vorliegenden
Erfindung sind gut bekannt. Die bei weitem am meisten verwendeten
Polymere für
die medizinischen Anwendungen sind aliphatische Polyester, die von
Polyoxalaten abgeleitet sind, und Polyoxaester. Geeignete Lacton-basierte
Polymere für
Beschichtungsanwendungen beinhalten, aber sind nicht begrenzt auf,
die US-Patente Nr. 3,942,532; 4,624,256; 4,788,979; 4,791,929; 4,994,074;
5,007,923; 5,019,094; 5,037,950; 5,047,048; 5,076,807; 5,133,739;
5,442,016; 5,464,929; 5,618,552; 5,597,579; 5,648,088; und 5,607,687.
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Lacton-Monomere
sind im Stand der Technik beschrieben, zum Beispiel in Polymer,
1979, Bd. 20, 1459–1464
durch Gilding und Reed. Beispiele von Lacton-Monomere beinhalten
Monomere, die aus der Gruppe, bestehend aus Glycolid, (oder Glycolsäure) Lactid,
(D, L, meso und D,L-Gemische und Milchsäure) 1,4-Dioxanon, Trimethylencarbonat, δ-Valerolacton, ε-Caprolacton,
1,4-Dioxepan-2-on, 1,5-Dioxepan-2-on, alkylsubstituierte Derivate
von diesen Verbindungen, zyklische Dimere von diesen Verbindungen
und Kombinationen von zwei oder mehr davon, ausgewählt sind.
Die bevorzugten Lacton-Monomere
sind ε-Caprolacton, 1,4-Dioxanon,
1,4-Dioxepan-2-on, 1,5-Dioxepan-2-on, Trimethylencarbonat, Glycolid
und Lactid. Die am meisten bevorzugten Lacton-Monomere sind ε-Caprolacton,
1,4-Dioxanon und Glycolid. Zum Zweck der Beschreibung der Erfindung
versteht man unter „Ätherlacton" 1,4-Dioxepan-2-on,
1,5-Dioxepan-2-on und substituierte Äquivalente von diesen Verbindungen,
sowie die zyklischen Dimere von diesen Verbindungen.
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Viele
biokompatible, bioabsorbierbare, aliphatische Polyester, die bei
Raumtemperatur Feststoffe sind, können als Beschichtungsmaterial
in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Geeignete bioabsorbierbare
Polymere beinhalten feste Homopolymere Poly(p-Dioxanon), und Co-Polymere von ε-Caprolacton und
Trimethylencarbonat. Co-Polymere von ε-Caprolacton können aus
etwas 99 Molprozent bis etwa 70 Molprozent zusammengesetzt sein
und vorzugsweise aus 95 Molprozent bis 85 Molprozent der ε-Caprolacton-wiederholenden Einheiten
mit dem Rest des Polymers, der eine Mehrheit von zweiten Lacton-wiederholenden Einheiten
ist. Die zweiten Lacton-wiederholenden Einheiten werden aus der
Gruppe ausgewählt,
bestehend aus Glycolid-wiederholenden Einheiten, Lactid- wiederholenden Einheiten,
1-4-dioxanonwiederholenden Einheiten (einschließlich Alkylderivaten davon,
d.h. 6,6-Dimethyl-1,4-dioxan-on, wie in EP-A-07995573 beschrieben),
1,4-Dioxepan-2-on-wiederholende Einheiten, 1,5-Dioxepan-2-on-wiederholende
Einheiten, Trimethylen-wiederholende Einheiten (einschließlich alkylsubstituierte
Derivate davon, wie in US-Patent 5,412,068 beschrieben), und Kombinationen
davon. Bevorzugt sind Co-Polymere
von ε-Caprolacton,
die semikristalline Feststoffe bei Raumtemperatur sind. Die festen
Polymere des Trimethylencarbonats sollten aus dem Bereich von etwa
1 bis 20 Molprozent oder von etwa 100 bis 80 Molprozent Trimethylencarbonats
zusammengesetzt sein, mit dem Rest des Co-Polymers, das aus einer
Vielfalt von wiederholenden Einheiten zusammengesetzt ist, ausgewählt aus
der Gruppe bestehend aus Glycolid-wiederholenden Einheiten, Lactid-wiederholenden
Einheiten, p-Dioxanon-wiederholenden Einheiten, ε-Caprolacton-wiederholenden Einheiten
und Kombinationen davon. Es wird für die Trimethylencarbonatpolymere
bevorzugt, kristalline Regionen zu haben, die durch die zweiten
wiederholten Einheiten gebildet werden, wobei die kristallinen Regionen
mindestens 5% Kristallinität
für das
endgültige
Co-Polymer zur Verfügung
stellen. Die festen Polymere können
linear, verzweigt oder sternförmig
verzweigt sein; Block-Co-Polymere oder Terpolymere; segmentierte
Block-Co-Polymere oder Terpolymere. Diese Polymere werden auch aufgereinigt,
um im Wesentlichen nicht reagierte Monomere zu entfernen, die eine
entzündliche
Reaktion im Gewebe verursachen können.
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Die
bevorzugten aliphatischen Polyester für die Verwendung als Beschichtungen
sind Niedermolekulargewichts-Co-Polymere, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend
aus Poly(ε-Caprolacton-Co-Glycolid),
Poly(ε-Caprolacton-Co-Trimethylencarbonat),
Poly(ε-Caprolacton-Co-Lactid)
und Poly(ε-Caprolacton-Co-p-Dioxanon).
Das Molprozent der ε-Caprolacton-wiederholenden
Einheiten in diesen Polymeren sollte in dem Bereich von 100 bis
etwa 80 Molprozent und vorzugsweise in dem Bereich von 95 bis 85
Molprozent liegen. Am meisten bevorzugt werden diese Polymere statistisch
zufälliger
Co-Polymere sein.
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Die
Polymerbeschichtung kann ein zufälliges,
Block- oder segmentiertes Polymer sein. Vorzugsweise ist das Polymer
ein absorbierbares zufälliges
Polymer. Ein Polymer ist „absorbierbar" innerhalb des Begriffsinhaltes
dieser Erfindung, wenn es fähig
ist, in kleine, nicht-toxische Segmente zu zerfallen, die metabolisiert oder
aus dem Körper
ohne Probleme eliminiert werden können. Im Allgemeinen hydrolisieren
absorbierbare Polymere und zerfallen, nachdem sie den Körpergeweben
ausgesetzt waren, was in einem signifikanten Gewichtsverlust resultiert.
Die Hydrolysereaktion kann in einigen Fällen enzymatisch katalysiert
sein. Vollständige Bioabsorption,
d.h. vollständiger
Gewichtsverlust, kann einige Zeit in Anspruch nehmen, obgleich vorzugsweise
die vollständige
Bioabsorption innerhalb von zwölf
Monaten eintritt, am meisten vorzugsweise innerhalb von sechs Monaten.
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Die
bevorzugten Zufalls-Co-Polymere können unter Verwendung von konventionellen
Polymerisationstechniken hergestellt werden. Die reaktiven Komponenten
können
in einen geeigneten Polymerisationsbehälter beschickt werden und einer
erhöhten
Temperatur unterworfen werden, für
eine ausreichende Zeitperiode, um das Polymer mit erwünschtem
Molekulargewicht und somit der gewünschten Viskosität herzustellen. Gegenwärtig wird
es bevorzugt, die Ringöffnungs-Polymerisation
mit hochsiedenden Alkoholen (wie zum Beispiel 1-Dodecanol), Diolen
und Triolen (wie zum Beispiel 1,2-Propandiol, 1,3-Propandiol, Diethylenglycol
oder Glycerin) oder Polyolen (wie zum Beispiel Polyethylenglycolen,
Polypropylenglycolen und Polyethylenpropylenglycolen) zu starten.
Zusätzlich
können
einige der Monomere, die oben beschrieben wurden, durch eine äquivalente
Menge der korrespondierenden Säure
ersetzt werden (wie zum Beispiel die Substitution von zwei Äquivalenten
der Glycolsäure
für Glycolid
oder von zwei Äquivalenten
der L-Milchsäure
für L-Lactid).
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Die
bevorzugten Zufalls-Co-Polymere weisen eine inhärente Viskosität auf, wie
in 0,1 g pro Deziliter (g/dL) von Hexafluorisopropanol (HFIP) bei
25°C gemessen,
von zwischen ungefähr
0,05 bis etwa 0,8 dL/g, vorzugsweise ungefähr 0,10 bis ungefähr 0,60
dL/g. Wenn die inhärente
Viskosität
weniger als etwa 0,05 dL/g wäre,
dann würde
das Polymer nicht die Integrität
haben, die für
die Herstellung von Filmen oder Beschichtungen für die Oberflächen von
verschiedenen chirurgischen und medizinischen Gegenständen notwendig
ist. Obgleich es möglich
ist, Polymere mit einer inhärenten
Viskosität,
die größer als
etwa 0,8 dL/g ist, zu verwenden, kann es andererseits außerordentlich
schwierig sein, so vorzugehen.
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Das
Polymer kann als eine Beschichtung unter Verwendung konventioneller
Techniken verwendet werden. Zum Beispiel kann das Polymer in einer
verdünnten
Lösung
eines flüchtigen
organischen Lösungsmittels,
z. B. Aceton, Methanol, Ethylacetat oder Toluol gelöst werden,
und der Gegenstand kann dann in die Lösung eingetaucht werden, um
seine Oberfläche
zu beschichten. Sobald die Oberfläche beschichtet ist, kann der
chirurgische Gegenstand aus der Lösung entfernt werden, wo er
dann bei einer erhöhten
Temperatur getrocknet werden kann, bis das Lösungsmittel und jede übrig gebliebenen
Reaktionspartner entfernt sind. Der Trocknungsprozess wird üblicherweise
durch Erhitzen für
10 Minuten oder kürzer
durchgeführt.
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Die
Menge des beschichtenden Polymers, das auf die Oberfläche eines
geflochtenen Nahtmaterials aufgetragen werden soll, kann leicht
empirisch ermittelt werden und wird von dem einzelnen Co-Polymer
und dem ausgewählten
Nahtmaterial abhängen.
Idealerweise kann die Menge des beschichtenden Co-Polymers, welches
auf die Oberfläche
des Nahtmaterials aufgetragen wird, sich von einem Bereich von 0,5
bis 30 Gewichtsprozent des beschichteten Nahtmaterials, mehr vorzugsweise
von 1,0 bis 20 Gewichtsprozent, am meisten vorzugsweise von 1 bis
10 Teilen pro Gewicht erstrecken, basiert auf dem Gesamtgewicht,
welches 100 Teilen entspricht. Wenn die Menge der Beschichtung auf
dem Nahtmaterial zu groß würde, dann
könnte
es das Risiko erhöhen,
dass die Beschichtung abbröckeln
kann, wenn das Nahtmaterial durch Gewebe geführt wird.
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Nachdem
das Nahtmaterial beschichtet worden ist, wird als Teil des Trocknungsprozesses
oder in einem nachfolgenden Prozessierungsschritt das beschichtende
Polymer auf eine ausreichende Temperatur für eine ausreichende Zeit erhitzt,
um das beschichtende Polymer zu schmelzen und um zu erlauben, dass
das beschichtende Polymer mobilisiert wird und in die Zwischenräume des
geflochtenen Nahtmaterials eindringt. Da die Beschichtung auf ihre
Schmelztemperatur erhitzt werden muss, wird es dem Fachmann sofort
ersichtlich sein, dass das Polymer, welches in dem unterliegenden
geflochtenen Faden verwendet wird, eine höhere Schmelztemperatur haben
sollte als das beschichtende Polymer, oder die Fäden in der Flechte können schmelzen
oder ihre molekulare Orientierung verlieren (d. h. die direkte Reißfestigkeit
der Fäden
wird reduziert). Daher sollte eine geeignete Auswahl des geflochtenen
Nahtmaterials und Beschichtungsmaterials gemacht werden. Da jedoch
die Beziehung zwischen der Polymerzusammensetzung, dem Molekulargewicht
und dem Schmelzpunkt im Stand der Technik gut beschrieben ist, sollten
die Fachleute durch diese Bedenken nicht signifikant begrenzt werden.
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Die
Temperatur, zu der das Niedermolekulargewichtspolymer erhitzt werden
kann, sollte mindestens bei der Erweichungstemperatur liegen, jedoch
können
Temperaturen über
die Erweichungstemperatur hinaus so lange verwendet werden, solange
die Temperatur und Einwirkungsdauer nicht die unterliegenden geflochtenen
Fäden nachteilig
auf nicht- akzeptable
Weise beeinflussen oder es nicht in dem Abtröpfeln des Polymer niederen
Molekulargewichts von dem Nahtmaterial resultiert. In vielen Fällen wird
die Temperatur der Hitzebehandlung oberhalb der Erweichungstemperatur
des biokompatiblen Polymers niederen Molekulargewichts sein und
weniger als 100°C
oberhalb des Erweichungspunktes des Polymers liegen. Als eine allgemeine
Richtlinie, aber keineswegs den Umfang dieser Erfindung begrenzend,
ist es bevorzugt, dass die Hitzebehandelungs-Temperatur oberhalb
60°C sein
wird, weiter vorzugsweise oberhalb 80°C und unter 100°C oberhalb
des Erweichungspunktes des biokompatiblen Polymers niederen Molekulargewichts,
und vorzugsweise 50°C oberhalb
des Erweichungspunktes des biokompatiblen Polymers niederen Molekulargewichts.
Im Fall von Polymerbeschichtungen, die von Natur aus nicht-kristallin
vorliegen, wird es kein Schmelzen geben, daher wird die erhöhte Temperatur
nur dazu verwendet, um die Viskosität der Beschichtung zu reduzieren,
damit die Umverteilung von der Oberfläche des Nahtmaterials berücksichtigt
wird.
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Die
Beschichtung sollte im Allgemeinen eine Zeit lang, die ausreichend
ist, um eine Umverteilung der Beschichtung zu garantieren, erhitzt
werden, wobei die Menge der Zeit natürlich von der Temperatur, Viskosität des Beschichtungspolymers
und der Flechtkonstruktion abhängen
wird. Jedoch sollte als generelle Richtlinie das Beschichtungspolymer
mindestens bis zu seinem Erweichungspunkt erhitzt werden, und vorzugsweise weniger
als 100°C
oberhalb seiner Erweichungspunkt-Temperatur für mindestens 20 Minuten, vorzugsweise 30
Minuten bis 72 Stunden, weiter vorzugsweise 1 Stunde bis 72 Stunden
und am meisten vorzugsweise 5 Stunden bis 20 Stunden.
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Die
Beschichtungspolymere niederen Molekulargewichts können mit
geflochtenen Nahtmaterialien verwendet werden, die aus einer Vielzahl
von synthetischen, absorbierbaren Polymeren hergestellt wurden, wie
zum Beispiel Homopolymere und Co-Polymere des Glycolids, Lactid
(welches L-, D- und Meso-Formen des Lactid und Gemische davon einschließt), ε-Caprolacton,
p-Dioxanon, Trimethylencarbonat, 1,4-Dioxepan-2-on, Poly(alkylenoxalat),
Polyoxaester und Gemische aus solchen Polymeren miteinander und
mit weiteren zusammenpassenden, absorbierbaren Zusammensetzungen,
wie diesen hier beschriebenen; zum Beispiel in den US-Patenten 3,636,952
und 2,683,136. Eine geeignete Nahtmaterialzusammensetzung würde Co-Polymere
von p-Dioxanon, Trimethylencarbonat und Glycolid und Co-Polymere
von Lactid und p-Dioxanon beinhalten. Bevorzugt sind Nahtmaterialzusammensetzungen,
die abgeleitet sind von Lactid und Glycolid, manchmal hier auch
als einfache Homopolymere und Co-Polymere des Lactid und Glycolid
bezeichnet, und Co-Polymere des Glycolid und ε-Caprolacton, am meisten bevorzugt
sind 95/5-Molprozent
Co-Polymere von Poly(Lactid-Co-Glycolid) und 90/10-Molprozent Co-Polymere
von Poly(Lactid-Co-Glycolid).
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Geeignete,
nicht-absorbierbare Nahtmaterialien beinhalten Baumwolle, Leinen,
Seide (obgleich Seide auf ein nicht-absorbierbares Material Bezug
nimmt, wird es in dem menschlichen Körper abgebaut), Nylon, Polyethylenterephthalat
und Polyolefine (d. h. Polypropylen, das isotaktisches oder syndiotaktisches
Polypropylen beinhaltet und Gemische davon sowie Gemische, die vorwiegend
aus isotaktischem oder syndiotaktischem Polypropylen hergestellt
wurden, gemischt mit heterotaktischem Polypropylen und Polyethylen
(wie zum Beispiel in U.S.-Patent 4,557,264 beschrieben, am 10. Dezember
1985 erteilt, Ethicon Inc. übertragen)
und Co-Polymere, vorwiegend zusammengesetzt aus Polypropylen und
anderen Alpha-Olefinen wie zum Beispiel Ethylen (das in dem U.S.-Patent
4,520,822 beschrieben wird, am 4. Juni 1985 erteilt, Ethicon übertragen).
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Geeignete
Techniken für
geflochtene Nahtmaterialien sind im Stand der Technik gut bekannt.
Passende Techniken für
geflochtene Nahtmaterialien können
in einem oder mehreren der folgenden U.S. Patente 5,662,682; 5,456,697;
5,306,289; 5,261,886; 5,181,923; 5,133,738; 5,059,213 und 5,019,093
gefunden werden.
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Das
geflochtene Nahtmaterial wird, nachdem es beschichtet wurde, hitzebehandelt,
um das Niedermolekulargewichtspolymer innerhalb des Nahtmaterials
umzuverteilen. Das Beschichtungspolymer findet sich im Allgemeinen
auf der äußeren Oberfläche des
Nahtmaterials. Obgleich wir nicht wünschen, durch die wissenschaftliche
Theorie eingeschränkt
zu sein, glauben wir, dass die Hitzebehandlung nach Beschichtung
bewirkt, dass die Polymerbeschichtung niederen Molekulargewichts
sich in und um eine große
Anzahl von Fäden herum,
die die Flechtkonstruktion ausmachen, windet und mehr gleichmäßig um die
individuellen Fäden
verteilt ist. Dieses befähigt
die einzelnen Fäden, übereinander
zu gleiten, wenn sie in einem Knoten befestigt wurden, wodurch die
Beladung zwischen den Fäden
mehr gleichmäßig verteilt
ist.
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Die
geflochtenen Nahtmaterialien, die durch die vorliegende Erfindung
hergestellt wurden, können
in zahlreichen chirurgischen Verfahren verwendet werden. Eine bevorzugte Nahtmaterialanwendung
für geflochtene
95/5-Poly(Lactid-Co-Glycolid)-Nahtmaterialien mit einer Beschichtung
von 90/10-Poly(ε-Caprolacton-Co-Glycolid)
ist, diese Nahtmaterialien in orthopädischen Anwendungen zu verwenden.
Zum Beispiel kann dieses Nahtmaterial mit Nahtmaterialklammern und
-Schrauben verwendet werden, wie diese, die in U.S.-Patent Nr. 4,898,156;
4,899,743; 4,946,468; 4,968,315; 5,116,337; 5,192,303; 5,217,486;
5,306,280; 5,356,413; 5,372,599; 5,411,523; 5,417,712; 5,441,502;
5,486,197; 5,522,845; 5,545,180 und 5,618,314 beschrieben sind.
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Die
folgenden Beispiele erläutern
die bevorzugten Ausführungsformen
dieser Erfindung und sollten nicht beurteilt werden, um den Umfang
der beanspruchten Erfindung zu begrenzen.
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Beispiel 1
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Beschreibung
des Verfahrens zur Herstellung des Nahtmaterials
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Das
Folgende ist eine Beschreibung der Verarbeitung eines Größe-2-Nahtmaterials
des Polyglactin-095-Polymers (PG-095-Polymer, 95 Molprozent L(–)Lactid/5
Molprozent Glycolid). Dieses Material wird polymerisiert, extrudiert,
orientiert, geflochten und beschichtet.
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Polymerisation:
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Die
chemische Reaktion für
die Synthese des PG-095-Polymers besteht daraus, ein Gemisch, zusammengesetzt
aus 95 Molprozent des L(–)Lactid
und 5 Molprozent des Glycolidmonomers mit einem Molekulargewichtskontrollmittel,
Dodecanol, in der Gegenwart eines Katalysators (Zinnoctoat-Katalysatorlösung, 0,331 molar
in Toluol) reagieren zu lassen. Die Anzahl oder Menge des Dodecanols,
das zu einer Reaktion hinzugefügt
wird, hängt
von der erwünschten
inhärenten
Endviskosität
(Molekulargewicht) ab. Die inhärente
Viskosität dieses
Polymers war 1,61. Das PG-095-Polymer wurde in einer 60-Kilogramm-Batchgröße in einem
15-Gallonen-Reaktor
hergestellt.
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Das
Polymer wurde durch Beladen aller Bestandteile, inklusive der Katalysatorlösung, in
einem Reaktor, ausgestattet mit einer Vakuum- und einer Stickstoffquelle,
hergestellt. Die Inhaltsstoffe des Reaktors wurden unter Vakuum
gesetzt, um das Lösungsmittel,
welches in der Herstellung des Katalysators verwendet wurde, zu
entfernen, sowie jegliche umgebende Feuchtigkeit, die in den Reaktor
während
des Beladungsprozesses hereingekommen sein könnte. Das Reaktorvakuum wurde
mit Stickstoff gebrochen. Der Vakuum/Stickstoff-Schritt wurde mindestens
einmal mehr wiederholt. Der Inhalt des Reaktors wurde dann unter
Stickstoffatmosphäre
auf Temperaturen im Bereich von 180–195°C für 1½ Stunden erhitzt.
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Das
geteilte Polymer wurde vakuumgetrocknet. Dies wurde bei einem Druck
von 67 Pa (0,5 mm Quecksilber) oder weniger, bis zu 7 Tage bei Raumtemperatur,
oder bei einem Druck von 0,5 mm Quecksilber bis zu 18 Stunden durchgeführt, gefolgt
von Vakuumtrocknen bei einer Temperatur von 140°C für mindestens 4 Stunden. Am
Ende der Trocknungsperiode wurde das getrocknete Polymer direkt
in tarierte Vakuumbehälter entladen,
gewogen und aufbewahrt.
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Extrusion/Orientierung:
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Das
Polymer wurde in den V100-vertikalen Extruder mit einem 1''(25 mm)-Schraubendurchmesser extrudiert. Während dieses
Prozesses wurde eine Größe-1-Zenithpumpe mit einem
Druck an der Pressform von ungefähr
2160 psi (6,89 kPa) instantgehalten. Die verwendete Pressformgröße war eine
12 mil (0,3 mm) 40-Loch-Bohrungspressform
mit einem Kapillarverhältnis
von 7:1 Länge/Durchmesser.
Diese Kombination von Druck und Pressformkonfiguration erlaubte
eine kontinuierliche Sammlung von einem unorientierten 406 Denier-Produkt.
Eine Leesona-Aufwickelvorrichtung wurde verwendet, um dieses Extrudat
bei einer Rate von 1250 Fuß (381
m) pro Minute zu sammeln.
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Um
die maximalen physikalischen Eigenschaften des Extrudatgarnes zu
entfalten war es notwendig, das Garn auszudehnen oder zu orientieren,
während
es der Hitze ausgesetzt war. Dies wurde durchgeführt indem die Faser um eine
Serie von erhitzten Rollen geführt
wurde, die bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten relativ zueinander
sich drehten. Die erste Rolle oder Beschickungsrolle drehte bei
133 Fuß (40,5
m) pro Minute und wurde auf eine Temperatur von 210°F (99°C) erhitzt.
Die zweite Rolle oder Zugrolle drehte bei 732 Fuß (223 m) pro Minute und wurde
auf eine Temperatur von 295°F
(146°C)
erhitzt. Dies resultierte in der Faser, die 5,5 mal ihre originale
Länge ausgedehnt
wurde. Von der Zugrolle, die bei 732 Fuß (223 m) pro Minute dreht ging
die Faser weiter zu der Ablassrolle, die bei Raumtemperatur war
und bei einer Rate von 865 Fuß (264
m) pro Minute drehte. Die Faser wurde insgesamt auf 6,5 mal ihre
originale Länge
ausgedehnt. Die Garneigenschaften, wie zum Beispiel Denier, Zugfestigkeit
und Längenänderung
wurden dann gemessen.
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Textilbearbeitung
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Jede
Nahtmaterialgröße hat unterschiedliche
Flechtkonstruktionen, jedoch das hier später beschriebene Nahtmaterial
war ein Größe-2-Nahtmaterial.
Das Garn wurde erst auf einer Hamel 2000-Abwärts-Zwirnmaschine gedreht.
Diese Maschine hat die Fähigkeiten
zur Einzelenddrehung und -hantierung, was sich für die Bedürfnisse dieser Nahtmaterial-Herstellung eignet.
Der Drehungsgrad, der durch die Beschickungsrollengeschwindigkeit
und die Spindelgeschwindigkeit bestimmt wurde, wurde auf 2,4 Drehungen/cm
(6 Drehungen pro Inch (tpi)) in zwei Richtungen, „S" und „Z", gesetzt. Dies ist,
um das Drehmoment in dem Flechtablauf auszugleichen. Die 6 Drehungen
pro Inch-Höhe
(15 Drehungen pro min) ist auch in dem Kernmaterial, das gezwirnt
ist. Die Hüllengarne,
die aus einem einzelnen Ende von 62,5 Denier (69,4 dtex) bestehen,
werden bei der oberen Höhe
gedreht. Drei Enden des 62,5 Denier (69,4 dtex)-Garns werden auch
gedreht und bei 6 tpi (152 Umdrehungen pro min) zusammengezwirnt.
Das Garn wurde dann auf den Hacoba-Spul-Apparat zum Drehen auf Flechtmaschinenspulen
getan. 16 Spulen werden das einzelne 62,5 Denier (69,4 dtex)-Material enthalten
wegen der Anzahl von Trägern
auf den Flechtmaschinen und 4 Spulen werden das gezwirnte Material
enthalten, das jetzt als „62,5/3" bekannt ist. Sobald
das Garn spulengewunden war, wurde jede Einzelendspule auf einem
Flechtmaschinenträger
platziert. Die Flechtmaschinen waren 16 Träger, Neuengland-Butt-Flechtmaschinen,
mit einer Maypole-Konfiguration. Sie wurden von der Wardwell Maschinenfabrik hergestellt.
Das 62,5/3-Garn wurde unter die Flechtmaschinen platziert und wurde
parallel zu dem Flansch abgezogen. Die Zugspannung wurde auf dem
Spulenkern überprüft, um nicht
ein mögliches
Spulenkern-Knallen und -Verwürgen
zu verursachen. Das Einschußfadengetriebe,
das die Dichte des Geflechtes überprüft, wurde auf
82/30 gesetzt, was etwa 18 Einschußfäden/cm (45 Einschußfäden pro
Inch) ergibt. Die Flechtmaschine läuft bei ungefähr 11 Yards
pro Stunde (10 m pro Stunde).
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Sobald
das Geflecht vollständig
war, wurde das Material abgezogen und in Isopropyl-Alkohol für 15 Minuten
ausgespült.
Es wurde in Strangform ausgespült
und dann luftgetrocknet, Der Strang wurde dann auf eine doppelt
geflanschte Plastikspule gewunden, die als die Loslass-Spule für den nächsten Ablauf,
das heiße Strecken,
verwendet wurde. Das heiße
Strecken, das ein Ziehverfahren war, wurde durch Bewegen des Geflechts
durch eine Reihe von erhitzten Rollen bei anschließenden höheren Geschwindigkeiten
durchgeführt. Dieses
Material wurde bei 100 Fuß (30,5
m) pro Minute unter Verwendung eines 10-prozentigen Zugverhältnisses
mit den Zugrollern bei einer Temperatur von 85°C laufen gelassen. Es war dann
für die
Beschichtung bereit.
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Beschichten
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Die
Materialspule wurde auf die Ablassvorrichtung platziert und das
Ende des Nahtmaterials wurde durch eine Beschichtungstrasse gefädelt. Das
Nahtmaterial wurde durch Leitdrähte
und in einen Beschichtungs-Tauchbehälter geführt. Das Nahtmaterial bewegt
sich über
und unter einer Reihe von Rollern, die dafür sorgen, dass das Nahtmaterial
durch das Beschichtungslösungsbad
hindurch führt.
Die Beschichtungslösung wurde
durch Hinzufügen
des Beschichtungs-Co-Polymers (90/10 Poly(ε-Caprolacton-Co-Glycolid) initiiert
mit Glycolsäure,
das eine inhärente
Viskosität
von 0,45 dL/g hat, gemessen in HFIP bei 25°C) zu Ethylacetat-Lösungsmittel
hergestellt. Das Gemisch wurde dann gerührt, bis das gesamte Co-Polymer in Lösung war.
Das Beschichtungsbad wurde mit der Lösung gefüllt. Die Beschichtungseinheit
wurde ausgepumpt, um überschüssige Lösungsmitteldämpfe zu
entfernen. Das Nahtmaterial fährt
dann in einem Arbeitsgang durch den Trocknungstunnel, 16 Fuß (4,9 m)
lang bei einer Temperatur von 120°F
(49°C) mit
einer Geschwindigkeit von 80 Metern pro Minute.
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Tempern
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Das
Nahtmaterial wurde dann unter Zugspannung auf ein Gestell gewickelt
und in einem Blue-M-Ofen 10 Stunden bei 80°C getempert. Am Ende dieser
Zeit wurde das Nahtmaterial entspannt und aufgespult.
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Die
charakteristischen Eigenschaften der Nahtmaterialien der Erfindung
wurden mit Hilfe von konventionellen Testverfahren bestimmt. Die
Dehnungseigenschaften (d. h. geradlinige und Knotenzugfestigkeit
und Ausdehnung), hier wiedergegeben, wurden mit einem INSTRON Zerreißversuchstester
bestimmt. Die Einstellungen, die verwendet wurden, um die gradlinige
Zugdehnung, die Knotenzugdehnung und die Bruchdehnung zu bestimmen,
waren die Folgenden, wenn es nicht anders angegeben war:
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Die
geradlinige Zugfestigkeit wurde durch Dividieren der Kraft um zu
brechen durch die anfängliche Querschnittsfläche des
Nahtmaterials berechnet. Die Bruchdehnung wurde direkt aus der Spannungs-Dehnungs-Kurve
der Probe abgelesen.
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Die
Knotenzugfestigkeit eines Nahtmaterials wurde in separaten Testversuchen
bestimmt. Ein einfacher Knoten (einzelner Wurf – rechts über links) durch Formen einer
Schleife in der linken Hand. Das rechte Ende wurde hinter das linke
Ende getan und vorwärts
durch die Mitte der Schleife gezogen, mit der rechten Hand, die
fest war (siehe Abbildung). Der Faden wurde in die INSTRON-Klemmbacken
platziert, so dass der Knoten ungefähr auf halbem Wege zwischen
den Klemmen hergestellt wurde.
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Die
Probe wurde in den INSTRON-Zugfestigkeits-Tester platziert, mit
dem Knoten ungefähr
auf halbem Wege zwischen den Klemmen. Die Knotenzugfestigkeit wurde
durch Dividieren der Kraft, die erforderlich ist, um zu brechen,
durch die anfängliche
Querschnittsfläche
der Faser berechnet. Die Zugfestigkeitswerte sind in KPSI (d. h.
1000 psi (6,9 MPa)) angezeigt. Die physikalischen Daten für diese
Spule sind wie folgt:
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Beispiel 2
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Dieses
Beispiel stellt einen Vergleich des erfinderischen Nahtmaterials,
beschrieben in Beispiel 1, und einem Nahtmaterial, das unter Verwendung
eines konventionellen Verfahrens hergestellt wurde, zur Verfügung. Konventionell
hergestellte Nahtmaterialien wurden durch Tempern des Nahtmaterials
vor der Beschichtung des Nahtmaterials unter Verwendung der gleichen
Verfahrensbedingungen, wie beschrieben in Beispiel 1, hergestellt.
Die geflochtenen Nahtmaterialien wurden dann getestet.
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Die
folgende Tabelle beschreibt drei Chargen von Nahtmaterial, das sowohl
unter dem Standard-Fertigungsablauf Tempern/Beschichten, als auch
unter dem neuen Fertigungsablauf Beschichten/Tempern bearbeitet
wurde. In jeder Charge gab es eine signifikante Zunahme in der Knotenzugfestigkeit,
wenn das neue Verfahren verwendet wurde.
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Das
Verfahren des Temperns nach dem Beschichten wurde auch an unterschiedlich
großen
geflochtenen Strukturen untersucht. Das geflochtene Material wurde
auf die traditionelle Art bis zum Tempern prozessiert. Das Material
wurde erst beschichtet und dann getempert. Ein anderer Materialsatz
wurde vor dem Beschichten getempert und dann einer Nachbeschichtungshitzebehandlung
unterworfen. Beide dieser Materialien wurden getestet, wie in Beispiel
1 beschrieben, und mit Material verglichen, das in dem herkömmlichen Fertigungsablauf
bearbeitet wurde. In beiden Fällen,
bei dem das Beschichtungsmaterial in das Geflecht wegen der Hitzeeinwirkung
nach Beschichtung verteilt wurde (Beschichten-Tempern und Tempern-Beschichten-Hitzebehandlung),
wurden die Dehnungseigenschaften, verglichen mit den Dehnungseigenschaften
des herkömmlichen
Fertigungsablaufs, erhöht.
Die Daten sind in den Tabellen unten zusammengefasst und es ist ersichtlich,
obgleich einige Erhöhungen
weniger als 1 Prozent sind, dass der Trend immer dazu neigt, dass
das Umverteilen der Beschichtung die Zugfestigkeit erhöht.
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